Tesis cianuro
Páginas: 13 (3135 palabras)
Publicado: 2 de julio de 2011
DISEÑO EXPERIMENTAL
Para optimizar el proceso de degradación oxídativa de efluentes cianurados es necesario conocer que variables influyen significativamente en la reacción y cómo lo afectan. A menudo esta información no es muy clara y se requiere realizar algunas pruebas experimentales para tener un mejor entendimiento del proceso.
Por lo tanto nos enfocaremos en el mecanismo de reacción dela degradación, el cual se divide en dos etapas:
I).- REACCION DE OXIDACION DEL CIANURO VIA CLORACION ALCALINA
Primera etapa de reacción:
El cianuro es oxidado a cloruro de cianógeno (gas tóxico) en presencia del hipoclorito de sodio:
NaCN(ac) +NaOCl(ac) + H2O(l) CNCl(g) + 2NaOH(ac)
Esta reacción ocurre instantáneamente y tiene carácter irreversible. Sin embargo para un pH superior a10, el CNCl(g) es convertido a cianato, el cual es un compuesto menos volátil, más estable y 200 veces menos tóxico. Esta reacción puede completarse en un menor tiempo, a un pH mayor.
Un factor muy importante a tomar en cuenta es la hidrólisis del cloruro de cianógeno y su variación con el pH. El CNCl(g) es hidrolizado lentamente en agua, pero esto se puede incrementar bajo condicionesalcalinas:
CNCl+H2O kH2O CNO-+Cl-+2H+
CNClg+ OH(ac)- kOH CNO-+ Cl-+ H+
La siguiente gráfica muestra la influencia del pH en la hidrólisis del cloruro de cianógeno a una temperatura de 25 oC:
Donde:
K1: Constante de hidrolisis
De la grafica se concluye que la constante de hidrólisis aumenta drásticamente entre los rangos de pH de 8 a 11, por ende hay una mayor disociación del cloruro decianógeno a cianato.
Fuente: CHEMICAL REACTIVITY OF CYANOGEN CHLORIDE IN AQUEOUS SOLUTION 1963.
Además existen diferentes métodos para la degradación del CNCl, por ejemplo uno de ello es la destrucción del CNCl mediante agentes químicos reductores como el tiosulfato de sodio: Na2S2O3. En las siguientes graficas podemos observar la influencia de los agentes reductores así como el pH en ladestrucción del CNCl:
Figura 1.
reduction methods
Figura 2
En ambas figuras se observa la formación CNCl al cabo de los 5 minutos y la adición del agente reductor a los 35 min. De ambas graficas se concluye:
* A una mayor concentración del agente reductor, en este caso el tiosulfato de sodio Na2S2O3 11.4 mM se reduce el tiempo de vida del CNCl (50 minutos aproximadamente).
* Porotro lado se observa que a un pH igual a 6, la máxima concentración que se forma es de 0.9 ppm de CNCl (ver figura 1). Sin embargo a un pH igual a 9, la máxima concentración que se forma es de 0.04 ppm de CNCl (ver figura 2). De ahí se concluye nuevamente la influencia del pH en la disociación del CNCl.
Fuente: Kinetics of cyanogen chloride destruction by chemical reduction methods 2004A condiciones alcalinas la hidrólisis del CNCl se describe mediante la siguiente reacción:
Reacción iónica:
CNClg+ OH(ac)- kOH CNO-+ Cl-+ H+
Reacción molecular:
CNCl(g) + 2NaOH(ac) NaCNO(ac) + NaCl(ac) + H2O(ac)
Fuente: Sewage and industrial effluent treatment 2000.
Por lo tanto la reacción global considerando un pH mayor a 10 será:
NaOCl(ac) + NaCN(ac) NaCNO(ac) +NaCl(ac)
La reacción muestra la destrucción del cianuro bajo condiciones alcalinas realizadas a temperatura y presión ambientes. Esta reacción de oxidación de cianuro a cianato es exotérmica, por la tanto se recomienda que la concentración del cianuro no debe pasar los 2g/L para poder prevenir la formación del CNCl(g) debido a la elevación de la temperatura, la cual no supera los 38 oC ,tratándose de una reacción exotérmica.
Fuente: Reference Book On Chemical Engineering, Volumen 1
http://books.google.com.pe/books?id=_ptDKD0hnwgC&pg=PA270&dq=EXOTHERMIC+CYANIDE+hypochlorite&hl=es&ei=6n5eTdueE8jYgAff2P32DQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CCwQ6AEwAjgK#v=onepage&q=EXOTHERMIC%20CYANIDE%20hypochlorite&f=false
Para reacciones...
Para optimizar el proceso de degradación oxídativa de efluentes cianurados es necesario conocer que variables influyen significativamente en la reacción y cómo lo afectan. A menudo esta información no es muy clara y se requiere realizar algunas pruebas experimentales para tener un mejor entendimiento del proceso.
Por lo tanto nos enfocaremos en el mecanismo de reacción dela degradación, el cual se divide en dos etapas:
I).- REACCION DE OXIDACION DEL CIANURO VIA CLORACION ALCALINA
Primera etapa de reacción:
El cianuro es oxidado a cloruro de cianógeno (gas tóxico) en presencia del hipoclorito de sodio:
NaCN(ac) +NaOCl(ac) + H2O(l) CNCl(g) + 2NaOH(ac)
Esta reacción ocurre instantáneamente y tiene carácter irreversible. Sin embargo para un pH superior a10, el CNCl(g) es convertido a cianato, el cual es un compuesto menos volátil, más estable y 200 veces menos tóxico. Esta reacción puede completarse en un menor tiempo, a un pH mayor.
Un factor muy importante a tomar en cuenta es la hidrólisis del cloruro de cianógeno y su variación con el pH. El CNCl(g) es hidrolizado lentamente en agua, pero esto se puede incrementar bajo condicionesalcalinas:
CNCl+H2O kH2O CNO-+Cl-+2H+
CNClg+ OH(ac)- kOH CNO-+ Cl-+ H+
La siguiente gráfica muestra la influencia del pH en la hidrólisis del cloruro de cianógeno a una temperatura de 25 oC:
Donde:
K1: Constante de hidrolisis
De la grafica se concluye que la constante de hidrólisis aumenta drásticamente entre los rangos de pH de 8 a 11, por ende hay una mayor disociación del cloruro decianógeno a cianato.
Fuente: CHEMICAL REACTIVITY OF CYANOGEN CHLORIDE IN AQUEOUS SOLUTION 1963.
Además existen diferentes métodos para la degradación del CNCl, por ejemplo uno de ello es la destrucción del CNCl mediante agentes químicos reductores como el tiosulfato de sodio: Na2S2O3. En las siguientes graficas podemos observar la influencia de los agentes reductores así como el pH en ladestrucción del CNCl:
Figura 1.
reduction methods
Figura 2
En ambas figuras se observa la formación CNCl al cabo de los 5 minutos y la adición del agente reductor a los 35 min. De ambas graficas se concluye:
* A una mayor concentración del agente reductor, en este caso el tiosulfato de sodio Na2S2O3 11.4 mM se reduce el tiempo de vida del CNCl (50 minutos aproximadamente).
* Porotro lado se observa que a un pH igual a 6, la máxima concentración que se forma es de 0.9 ppm de CNCl (ver figura 1). Sin embargo a un pH igual a 9, la máxima concentración que se forma es de 0.04 ppm de CNCl (ver figura 2). De ahí se concluye nuevamente la influencia del pH en la disociación del CNCl.
Fuente: Kinetics of cyanogen chloride destruction by chemical reduction methods 2004A condiciones alcalinas la hidrólisis del CNCl se describe mediante la siguiente reacción:
Reacción iónica:
CNClg+ OH(ac)- kOH CNO-+ Cl-+ H+
Reacción molecular:
CNCl(g) + 2NaOH(ac) NaCNO(ac) + NaCl(ac) + H2O(ac)
Fuente: Sewage and industrial effluent treatment 2000.
Por lo tanto la reacción global considerando un pH mayor a 10 será:
NaOCl(ac) + NaCN(ac) NaCNO(ac) +NaCl(ac)
La reacción muestra la destrucción del cianuro bajo condiciones alcalinas realizadas a temperatura y presión ambientes. Esta reacción de oxidación de cianuro a cianato es exotérmica, por la tanto se recomienda que la concentración del cianuro no debe pasar los 2g/L para poder prevenir la formación del CNCl(g) debido a la elevación de la temperatura, la cual no supera los 38 oC ,tratándose de una reacción exotérmica.
Fuente: Reference Book On Chemical Engineering, Volumen 1
http://books.google.com.pe/books?id=_ptDKD0hnwgC&pg=PA270&dq=EXOTHERMIC+CYANIDE+hypochlorite&hl=es&ei=6n5eTdueE8jYgAff2P32DQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CCwQ6AEwAjgK#v=onepage&q=EXOTHERMIC%20CYANIDE%20hypochlorite&f=false
Para reacciones...
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